У Луганську було створено Управління Товариства «Донецька залізниця» та закладене поруч зі станцією залізничне училище[1]. Власне й саме технічне управління Донецькою кам'яновугільною залізницею було розташоване саме в Луганську, поки приватна залізниця не була продана державі та ще приєднана до Казенної Катеринінської залізниці[2].
У 1898 році прокладена лінія у північно-східному напрямку Луганське — Міллерово.
Станом на 1917 рік розбудовувалась лінія у південному напрямку Луганськ — Бразоль, яка згодом була розібрана під час Громадянської війни, а вже у 1921 року лінія Луганськ — Лутугине була відновлена[1]. Ці три напрямки: на південний захід, північний схід та південь — лишаються основними й понині.
у 2005 році електрифіковано дільницю Дебальцеве — Комунарськ (Алчевськ), з 2006 року лінією курсують приміські електропоїзди, а вже 2007 року були завершені п'ятирічні роботи з електрифікації дільниці Дебальцеве — Луганськ, завдяки чому Луганськ позбувся статусу неелектрифікованого обласного центру (нині, серед обласних центрів залишаються неелектрифікованими Івано-Франківськ, Миколаїв, Суми, Херсон та Чернівці). Першим відкривав рух електрифікованою дільницею зі станції Луганськ регіональний поїзд із вагонів 3-го класу сполученням Луганськ — Донецьк. У перспективі Донецької залізниці до 2030 року передбачалося продовження електрифікації, включаючи дільницю Луганськ — Міллерово (РФ), одначе російська частина цієї ділянки, 122 км — Міллерово, що прямувала в глибину Ростовської області законсервована з 2007 року та нині частково розібрана та кинута напризволяще.
Вокзал
У 1980 році на відстані близько 600 м від старого залізничного вокзалу було споруджено сучасну будівлю вокзалу у формі гіперболічного циліндра. До комплексу просторого нового вокзалу увійшли автомобільна естакада протяжністю майже 700 метрів, що сполучає вокзал із центром міста, транспортна розв'язка, критий надземний перехід до платформ, який з однієї сторони виходить до вокзалу, а з іншої — до недіючої трамвайної лінії (з 2014 року) та вулиці Кірова. Залізничний вокзал є кінцевою зупинкою деяких міських та приміських автобусних маршрутів.
Інтер'єр вокзалу
Естакада
Привокзальний готель
Пішохідний міст
Пасажирське сполучення
До літа 2014 року:
Станом на 2013 рік луганський вокзал забезпечував внутрішнє, міжнародне та приміське сполучення. Для більшості поїздів далекого сполучення станція Луганськ була кінцевою, виняток становив лише поїзд міждержавного сполучення Маріуполь — Липецьк. На внутрішньоукраїнських маршрутах з Луганська поїзди прямували до станцій:
Під час російсько-української війни (з 2014 року):
Із початком війни на сході України залізничне сполучення стало нестабільним. 26 липня2014 року у зв'язку з пошкодженням залізничних колій «Укрзалізниця» тимчасово припинила рух поїздів за маршрутом Київ — Луганськ та Луганськ — Київ[3][4]. 21 вересня рух відновлено. Донецька залізниця сформувала поїзд № 520/521 сполученням Київ — Луганськ із 10 вагонів, але у зв'язку із підвищеним попитом на перевезення залізничники збільшили кількість вагонів до 18-ти[5][6][7]. 7 жовтня колію на 60 км перегону Сентянівка — Шипилово Донецької залізниці було підірвано, що призвело до пошкодження 12,5 м колій і три шпали. Поїзд № 520 повернули у зворотній шлях[8].
Оскільки військові дії унеможливили стабільне залізничне сполучення, 20 листопада2014 року «Укрзалізниця» скасувала поїзд Київ — Луганськ[9][10][11].